JPS6258553B2 - - Google Patents
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- JPS6258553B2 JPS6258553B2 JP55148637A JP14863780A JPS6258553B2 JP S6258553 B2 JPS6258553 B2 JP S6258553B2 JP 55148637 A JP55148637 A JP 55148637A JP 14863780 A JP14863780 A JP 14863780A JP S6258553 B2 JPS6258553 B2 JP S6258553B2
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- imaging device
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 55
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 16
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 13
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- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14875—Infrared CCD or CID imagers
- H01L27/14881—Infrared CCD or CID imagers of the hybrid type
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置に関し、さらに具体的に
は第１の半導体基板に受光素子アレイを構成し、
前記第１の半導体基板とは異なる物質からなる第
２の半導体基板に信号処理用電荷転送素子を構成
し、それら第１および第２の半導体基板をフエイ
スダウンボンデイングして一体化した例えば赤外
線撮像装置のような固体撮像装置の改良に関する
ものである。
は第１の半導体基板に受光素子アレイを構成し、
前記第１の半導体基板とは異なる物質からなる第
２の半導体基板に信号処理用電荷転送素子を構成
し、それら第１および第２の半導体基板をフエイ
スダウンボンデイングして一体化した例えば赤外
線撮像装置のような固体撮像装置の改良に関する
ものである。
物体表面から物体固有の温度によつて放射され
る赤外光を受光素子で受光し、その光電変換機能
により生じた電気信号を信号処理用の電荷転送素
子（以下CCDと略称する）に送り込み、時系列
化して外部に取り出すよう構成した赤外線撮像装
置は周知である。
る赤外光を受光素子で受光し、その光電変換機能
により生じた電気信号を信号処理用の電荷転送素
子（以下CCDと略称する）に送り込み、時系列
化して外部に取り出すよう構成した赤外線撮像装
置は周知である。
このような赤外線撮像装置の構成方法として
は、既に製造技術の確立された方法で、受光素子
アレイを化合物半導体基板上に形成し、また別に
Si基板上にCCDを形成して、これらを結合する
方法が一般的である。このような構成の赤外線撮
像装置の性能を高めるためには多数の受光素子を
必要とするのは当然であり、これら受光素子と
CCDとの接続をワイヤボンデイング法で行うの
は困難である。そこで受光素子とCCDとの接続
箇所に金属バンプを設け、これらを対向させて受
光素子とCCD入力部とを金属バンプを介して接
続するいわゆるフエイスダウンボンデイング法が
採られている。
は、既に製造技術の確立された方法で、受光素子
アレイを化合物半導体基板上に形成し、また別に
Si基板上にCCDを形成して、これらを結合する
方法が一般的である。このような構成の赤外線撮
像装置の性能を高めるためには多数の受光素子を
必要とするのは当然であり、これら受光素子と
CCDとの接続をワイヤボンデイング法で行うの
は困難である。そこで受光素子とCCDとの接続
箇所に金属バンプを設け、これらを対向させて受
光素子とCCD入力部とを金属バンプを介して接
続するいわゆるフエイスダウンボンデイング法が
採られている。
第１図は従来の赤外線撮像装置の構成を概念的
に示す要部側面図である。図において１は例えば
PbTeのような化合物半導体からなる第１の半導
体基板であつて、その第１の半導体基板表面には
PbSnTeのエピタキシヤル層１′が形成され、そ
のPbSnTeエピタキシヤル層１′にｐ−ｎ接合を
形成して赤外光に感応する受光素子２が例えばマ
トリツクス状に配設してある。また第１の半導体
基板１とは異なる物質のSiからなる第２の半導体
基板３にはCCD（図示を省略）が構成され、そ
のCCDの入力部に連結するボンデイングパツド
４がSiO2膜５表面に配設してある。そして第１
の半導体基板１と第２の半導体基板３とを対向配
置し、各受光素子２のボンデイングパツド４とを
例えばIn等の金属バンプからなる接続部材６を介
して接続してある。このような構成において、第
１の半導体基板１の上面側から入射した赤外光は
各受光素子２で光電変換され、接続部材６を通し
て第２の半導体基板３に構成されたCCDに入力
される。
に示す要部側面図である。図において１は例えば
PbTeのような化合物半導体からなる第１の半導
体基板であつて、その第１の半導体基板表面には
PbSnTeのエピタキシヤル層１′が形成され、そ
のPbSnTeエピタキシヤル層１′にｐ−ｎ接合を
形成して赤外光に感応する受光素子２が例えばマ
トリツクス状に配設してある。また第１の半導体
基板１とは異なる物質のSiからなる第２の半導体
基板３にはCCD（図示を省略）が構成され、そ
のCCDの入力部に連結するボンデイングパツド
４がSiO2膜５表面に配設してある。そして第１
の半導体基板１と第２の半導体基板３とを対向配
置し、各受光素子２のボンデイングパツド４とを
例えばIn等の金属バンプからなる接続部材６を介
して接続してある。このような構成において、第
１の半導体基板１の上面側から入射した赤外光は
各受光素子２で光電変換され、接続部材６を通し
て第２の半導体基板３に構成されたCCDに入力
される。
ところでこのような構成の赤外線撮像装置は一
般に、−200℃程度にまで冷却して使用し、不使用
時には常温となるので、使用時と不使用時とで熱
履歴を受ける。この熱履歴の過程で化合物半導体
からなる第１の半導体基板１とSiからなる第２の
半導体基板３とは各々熱膨張係数が異なるので、
収縮，膨張の割合が異なり、その結果接続部材６
が劣化して断線を生じる場合があり、装置の信頼
性の低下を招いていた。このような問題は受光素
子アレイを構成した第１の半導体基板が大きくな
るほど顕著になる。つまり高性能な赤外線撮像装
置ほどその問題が顕著である。そこでこの問題解
決の一方法として、受光素子アレイを構成した第
１の半導体基板を分割することも考えられるが撮
像装置の解像度向上のためには受光素子を高密度
に配設する必要があり、受光素子を高密度に配設
した第１の半導体基板を受光素子に損傷を与える
ことなく分割することは困難である。つまり分割
加工時に分割線に隣接した受光素子に歪を与え、
その特性劣化を生じる恐れが充分ある。
般に、−200℃程度にまで冷却して使用し、不使用
時には常温となるので、使用時と不使用時とで熱
履歴を受ける。この熱履歴の過程で化合物半導体
からなる第１の半導体基板１とSiからなる第２の
半導体基板３とは各々熱膨張係数が異なるので、
収縮，膨張の割合が異なり、その結果接続部材６
が劣化して断線を生じる場合があり、装置の信頼
性の低下を招いていた。このような問題は受光素
子アレイを構成した第１の半導体基板が大きくな
るほど顕著になる。つまり高性能な赤外線撮像装
置ほどその問題が顕著である。そこでこの問題解
決の一方法として、受光素子アレイを構成した第
１の半導体基板を分割することも考えられるが撮
像装置の解像度向上のためには受光素子を高密度
に配設する必要があり、受光素子を高密度に配設
した第１の半導体基板を受光素子に損傷を与える
ことなく分割することは困難である。つまり分割
加工時に分割線に隣接した受光素子に歪を与え、
その特性劣化を生じる恐れが充分ある。
本発明は前述の点に鑑みなされたもので、その
目的は動作時，非動作時の過程における熱履歴に
よつて生じる受光素子と信号処理用CCDとの接
続部材の劣化を防止し、もつて大規模，高性能，
高信頼性を図つた構造の固体撮像装置を提供する
ことであり、その特徴は受光素子アレイを構成し
た第１の半導体基板と、信号処理用電荷転送素子
を構成した前記第１の半導体基板とは異なる物質
からなる第２の半導体基板とを対向配置し、前記
各受光素子と電荷転送素子の対応する入力部とを
接続部材を介して接続してなる固体撮像装置にお
いて、前記第２の半導体基板を分割して複数の電
荷転送ユニツト基板を形成するとともに当該電荷
転送ユニツト基板裏面に前記第１の半導体基板と
同じ物質からなる第３の半導体基板を共通に接着
したところにある。
目的は動作時，非動作時の過程における熱履歴に
よつて生じる受光素子と信号処理用CCDとの接
続部材の劣化を防止し、もつて大規模，高性能，
高信頼性を図つた構造の固体撮像装置を提供する
ことであり、その特徴は受光素子アレイを構成し
た第１の半導体基板と、信号処理用電荷転送素子
を構成した前記第１の半導体基板とは異なる物質
からなる第２の半導体基板とを対向配置し、前記
各受光素子と電荷転送素子の対応する入力部とを
接続部材を介して接続してなる固体撮像装置にお
いて、前記第２の半導体基板を分割して複数の電
荷転送ユニツト基板を形成するとともに当該電荷
転送ユニツト基板裏面に前記第１の半導体基板と
同じ物質からなる第３の半導体基板を共通に接着
したところにある。
以下本発明の実施例につき図面を参照して説明
する。
する。
第２図は本発明による赤外線撮像装置の構成を
説明するための概念的に示した要部側面図であ
り、第３図は第２図における受光素子アレイを構
成した第１の半導体基板を取り外した状態の要部
上面図であつて、第１図と同等部分には同一符号
を付した。両図において、１は例えばPbTeから
なる第１の半導体基板であつて、その半導体基板
１表面のPbSnTeエピタキシヤル層１′には受光
素子２がマトリツクス状に配設してある。またSi
からなる第２の半導体基板３には例えば時間遅延
積分（TDI）用CCD７（第３図参照）が構成さ
れ、その入力部に連結するボンデイングパツド４
がSiO2膜５表面に配設してある。そして第１の
半導体基板１と第２の半導体基板３とを対向配置
し、各受光素子２とボンデイングパツド４とをIn
等の金属バンプからなる接続部材６を介して接続
してある（第３図において一点鎖線１″で囲んで
示した領域に第１の半導体基板１が対向配置され
る）。このような構成において第１の半導体基板
１の上面側から入射した赤外光は各受光素子２で
光電変換され、接続部材６を通して第２の半導体
基板３に構成されたTDI用CCD７（第３図参照）
に入力され、それら各TDI用CCD７で時間遅延積
分された信号電荷は別のSi基板８に構成された各
読出し用CCD９に注入され、その電荷は実線矢
印Ｔで示した方向に順次転送されて、出力端子１
０から時系列信号として読出される。
説明するための概念的に示した要部側面図であ
り、第３図は第２図における受光素子アレイを構
成した第１の半導体基板を取り外した状態の要部
上面図であつて、第１図と同等部分には同一符号
を付した。両図において、１は例えばPbTeから
なる第１の半導体基板であつて、その半導体基板
１表面のPbSnTeエピタキシヤル層１′には受光
素子２がマトリツクス状に配設してある。またSi
からなる第２の半導体基板３には例えば時間遅延
積分（TDI）用CCD７（第３図参照）が構成さ
れ、その入力部に連結するボンデイングパツド４
がSiO2膜５表面に配設してある。そして第１の
半導体基板１と第２の半導体基板３とを対向配置
し、各受光素子２とボンデイングパツド４とをIn
等の金属バンプからなる接続部材６を介して接続
してある（第３図において一点鎖線１″で囲んで
示した領域に第１の半導体基板１が対向配置され
る）。このような構成において第１の半導体基板
１の上面側から入射した赤外光は各受光素子２で
光電変換され、接続部材６を通して第２の半導体
基板３に構成されたTDI用CCD７（第３図参照）
に入力され、それら各TDI用CCD７で時間遅延積
分された信号電荷は別のSi基板８に構成された各
読出し用CCD９に注入され、その電荷は実線矢
印Ｔで示した方向に順次転送されて、出力端子１
０から時系列信号として読出される。
以上の説明は従来の赤外線撮像装置と同様であ
るが、本発明による赤外線撮像装置では第２の半
導体基板３が分割されて複数の電荷転送ユニツト
基板３′が形成してあり、その電荷転送ユニツト
基板３′の裏面には第２図に示すように第１の半
導体基板１と同じ物質、つまりPbTeからなる第
３の半導体基板１１が共通に接着してある。
るが、本発明による赤外線撮像装置では第２の半
導体基板３が分割されて複数の電荷転送ユニツト
基板３′が形成してあり、その電荷転送ユニツト
基板３′の裏面には第２図に示すように第１の半
導体基板１と同じ物質、つまりPbTeからなる第
３の半導体基板１１が共通に接着してある。
なお分割された各電荷転送ユニツト基板３′と
第３の半導体基板１１との接着は各電荷転送ユニ
ツト基板３′の裏面側の中央部のみが第３の半導
体基板１１に形成した凸部１１′上に接着してあ
る。これは第３の半導体基板１１の膨張，収縮を
妨げないようにするための手段である。
第３の半導体基板１１との接着は各電荷転送ユニ
ツト基板３′の裏面側の中央部のみが第３の半導
体基板１１に形成した凸部１１′上に接着してあ
る。これは第３の半導体基板１１の膨張，収縮を
妨げないようにするための手段である。
このように第２の半導体基板３を分割して、小
さな複数の電荷転送ユニツト基板３′を形成し、
それら電荷転送ユニツト基板３′を、受光素子２
を構成した第１の半導体基板１と同じ物質からな
る第３の半導体基板１１に接着することにより、
装置の動作，非動作時の過程での熱履歴による膨
張，収縮に対して、第１の半導体基板１も電荷転
送ユニツト基板３′も巨視的には同じ割合で膨
張，収縮を繰り返すこととなる。かくして接続部
材６にはストレスがかかることもなく、従来生じ
ていた熱履歴による接続部材６の劣化が防止でき
るのである。
さな複数の電荷転送ユニツト基板３′を形成し、
それら電荷転送ユニツト基板３′を、受光素子２
を構成した第１の半導体基板１と同じ物質からな
る第３の半導体基板１１に接着することにより、
装置の動作，非動作時の過程での熱履歴による膨
張，収縮に対して、第１の半導体基板１も電荷転
送ユニツト基板３′も巨視的には同じ割合で膨
張，収縮を繰り返すこととなる。かくして接続部
材６にはストレスがかかることもなく、従来生じ
ていた熱履歴による接続部材６の劣化が防止でき
るのである。
なお本発明は受光素子２を構成した第１の半導
体基板１を分割する方法とは異なり、分割によつ
て装置の特性劣化を招く要因はない。何故なら受
光素子アレイを構成した第１の半導体基板を分割
する場合には前述のように受光素子を高密度に配
列する必要があり、受光素子の配列ピツチを変え
ることができないので、どうしても分割線に近い
箇所に受光素子が存在することになり、分割加工
時の歪によつて受光素子の特性劣化を生じ易い。
それに対し電荷転送ユニツト３′ついては、受光
素子の配列と同じピツチに配設する必要があるの
は時間遅延積分用CCD７の入力部に連結するボ
ンデイングパツド４のみであり、これはいわば単
なる配線だけであるから、その近傍に分割による
加工歪が残つても特性上何ら問題を生じることは
ないのである。
体基板１を分割する方法とは異なり、分割によつ
て装置の特性劣化を招く要因はない。何故なら受
光素子アレイを構成した第１の半導体基板を分割
する場合には前述のように受光素子を高密度に配
列する必要があり、受光素子の配列ピツチを変え
ることができないので、どうしても分割線に近い
箇所に受光素子が存在することになり、分割加工
時の歪によつて受光素子の特性劣化を生じ易い。
それに対し電荷転送ユニツト３′ついては、受光
素子の配列と同じピツチに配設する必要があるの
は時間遅延積分用CCD７の入力部に連結するボ
ンデイングパツド４のみであり、これはいわば単
なる配線だけであるから、その近傍に分割による
加工歪が残つても特性上何ら問題を生じることは
ないのである。
以上の説明から明らかなように本発明によれば
動作時と非動作時の熱履歴による膨張，収縮によ
つて生じる受光素子と信号処理用CCDの入力部
とを接続する接続部材の劣化を容易に防止し得
て、大規模で信頼性の高い、かつ高性能な固体撮
像装置が実現できる利点を有する。
動作時と非動作時の熱履歴による膨張，収縮によ
つて生じる受光素子と信号処理用CCDの入力部
とを接続する接続部材の劣化を容易に防止し得
て、大規模で信頼性の高い、かつ高性能な固体撮
像装置が実現できる利点を有する。
第１図は従来の赤外線撮像装置の構成を説明す
るための要部側面図、第２図は本発明による赤外
線撮像装置の構成を説明するための要部側面図、
第３図は第２図における受光素子アレイを構成し
た第１の半導体基板を取り外した状態の要部上面
図である。 １……第１の半導体基板、２……受光素子、３
……第２の半導体基板、３′……電荷転送ユニツ
ト基板、４……信号処理用電荷転送素子の入力部
に連結したボンデイングパツド、６……接続部
材、７……電荷転送素子、１１……第３の半導体
基板。
るための要部側面図、第２図は本発明による赤外
線撮像装置の構成を説明するための要部側面図、
第３図は第２図における受光素子アレイを構成し
た第１の半導体基板を取り外した状態の要部上面
図である。 １……第１の半導体基板、２……受光素子、３
……第２の半導体基板、３′……電荷転送ユニツ
ト基板、４……信号処理用電荷転送素子の入力部
に連結したボンデイングパツド、６……接続部
材、７……電荷転送素子、１１……第３の半導体
基板。
Claims (1)
- １ 受光素子アレイを構成した第１の半導体基板
と、信号処理用電荷転送素子を構成した前記第１
の半導体基板とは異なる物質からなる第２の半導
体基板とを対向配置し、前記各受光素子と電荷転
送素子の対応する入力部とを接続部材を介して接
続してなる固体撮像装置において、前記第２の半
導体基板を分割して複数の電荷転送ユニツト基板
を形成するとともに当該電荷転送ユニツト基板裏
面に前記第１の半導体基板と同じ物質からなる第
３の半導体基板を共通に接着したことを特徴とす
る固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55148637A JPS5771174A (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | Solid state image pick-up device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55148637A JPS5771174A (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | Solid state image pick-up device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5771174A JPS5771174A (en) | 1982-05-01 |
| JPS6258553B2 true JPS6258553B2 (ja) | 1987-12-07 |
Family
ID=15457240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55148637A Granted JPS5771174A (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | Solid state image pick-up device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5771174A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6074879A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-27 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| FR2693033B1 (fr) * | 1992-06-30 | 1994-08-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'imagerie de grande dimension. |
| JPH0618511U (ja) * | 1992-07-16 | 1994-03-11 | 日本スピンドル製造株式会社 | パーテーション |
| US6417514B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-07-09 | Raytheon Company | Sensor/support system having a stabilization structure affixed to a side of a platform oppositely disposed from a sensor assembly |
| JP6003283B2 (ja) * | 2012-06-21 | 2016-10-05 | 富士通株式会社 | 赤外線検知素子の製造方法、および赤外線検知素子 |
-
1980
- 1980-10-22 JP JP55148637A patent/JPS5771174A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5771174A (en) | 1982-05-01 |
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